一种阵列式压力测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阵列式压力测量装置，包括：压阻敏感芯片，用于在其的正面施加参考压，在背面施加外界气体压力，产生压力差；电路系统，用于将所述产生压力差转化为正比于压力变化的电信号输出并处理计算；气路系统，用于提供气压并对所述压阻敏感芯片的两面作用，以产生所述压力差。本发明专利技术，合金基板与压阻敏感芯片之间采用封装密封胶直接粘结，PCB板位于压阻敏感芯片两侧进行电气互连，可降低装配应力，为压阻敏感芯片应力与温度状态的精准控制提供了支撑，便于拆卸并单独替换压阻敏感芯片或相关电路系统元器件，多层电路片堆叠集成，内部集成气路系统有利于整个压力测量装置装配体的小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列式压力测量装置
本专利技术涉及微电子封装领域，具体为一种阵列式压力测量装置。
技术介绍
阵列式多通道压力测量装置广泛应用于风洞试验或飞行试验中，可实现压力的多通道快速测量，其中MEMS压阻敏感芯片是压力测量装置的核心器件，对压力测量装置整体性能具有决定性影响。目前阵列式多通道压力测量装置综合性能提升面临着一些核心问题有待解决优化。首先，装置装配过程中会引入应力应变，影响压阻敏感芯片性能。由于压阻敏感芯片与装置其他部件存在热膨胀系数差异，压阻敏感芯片工作状态下，其与外界环境构成一个复杂的热传导路径，芯片自身发热以及装置所处环境温度场使得压阻敏感芯片温度状态变化，热应力应变也会发生变化，这些因素导致性能漂移并且难以准确预测，制约了产品的长时稳定性与综合精度。解决此难题，一方面要要控制装配过程中产生的应力，同时另一方面还需要精准控制在工作过程中芯片应力及温度分布状态，或精准获取其状态变化，通过后续电路系统补偿方法予以解决。目前公开的代表性技术方案中，将压力计芯片装配在陶瓷片-PCB电路板-金属板叠层上，辅以粘结材料，解决装配过程中的应力应变问题以及热膨胀系数失配导致应力问题，通过装配配至电路板上的温度传感器获取压阻敏感芯片工作状态温度；但陶瓷片-PCB叠层热力学特性复杂，装配至电路板上温度传感器不能准确表征处于工作状态下的压阻敏感芯片温度状态，尤其是压阻敏感条的温度状态，这使得温度补偿精度受限。另外，目前装置存在的其他问题是芯片级维护困难，通常无法拆卸并对压力测量装置中的单一芯片进行维护、替换等。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阵列式压力测量装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种阵列式压力测量装置，包括：压阻敏感芯片，用于在其的正面施加参考压，在背面施加外界气体压力，产生压力差，所述压阻敏感芯片的正面形成压阻条、钝化层及Pad，在压阻敏感芯片的背面形成开放空腔；电路系统，集成于第一电路片和第二电路片上，包括温度传感器芯片、仪表放大电路、ADC模组及MCU，用于将所述压阻敏感芯片产生的压力差转化为正比于压力变化的电信号输出并处理计算；气路系统，用于提供气压并对所述压阻敏感芯片的两面作用，以产生所述压力差，所述气路系统由压阻敏感芯片背面空腔、以及第一合金基板、第二合金基板以及第三合金基板密封连接而成；所述第一合金基板、第二合金基板和第三合金基板带有贯穿正面和背面的导气气孔以及用于设置参考压的参考压气路；所述第一合金基板设置有凸台结构，所述压阻敏感芯片固定于第一合金基板凸台结构上，所述第一合金基板凸台结构设置有导气孔，与压阻敏感芯片背面空腔连接。进一步的，所述述第一合金基板设有开放空腔以及固定结构，用于容纳和固定第一电路片和第二电路片。进一步的，所述第一合金基板背面设有开放空腔以及固定结构，用于放置第二合金基板和第三合金基板。进一步的，第二合金基板与第三合金基板置于第一合金基板的同一侧面开放空腔内，或分为两部分分别置于第一合金基板的两侧。进一步的，所述第一电路片置于第一合金基板的正面开放空腔内，将第二电路片置于第一合金基板的背面开放空腔内；所述第二合金基板、第三合金基板置于所述第一合金基板的同一侧面开放空腔内，也可分为两部分分别置于所述第一合金基板的两侧。进一步的，所述第一电路片参照压阻敏感芯片贴装位置，连接于第一合金基板之上，第二电路片连接于第一合金基板侧壁台阶结构上；所述第三合金基板外侧分别设置有与导气气孔对应的不锈钢管气口。进一步的，所述导气气孔分为校准用通路、测试用通路以及控温用通路；所述第二合金基板可移动，通过第二合金基板的移动所述阵列式压力测量装置可以在校准用通路或控温用通路与测试用通路之间转换；所述阵列式压力测量装置还包括用于驱动第二合金基板移动的装置，所述装置为设在第一合金基板侧壁的电磁铁驱动器或磁致伸缩驱动器，或位于第二合金基板连接至封装体外侧的凸轴结构，以实现第二合金基板的移动。进一步的，所述温度传感器芯片采用所述压阻敏感芯片实现。进一步的，所述压阻敏感芯片背面开放空腔抽真空后，将另一块硅或玻璃键合至压阻敏感芯片的背面，以密封开放空腔，形成绝压式压阻敏感芯片。进一步的，所述压阻敏感芯片与所述第一合金基板凸台之间设置有带导气孔的互连基板。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)合金基板与压阻敏感芯片之间采用封装胶直接粘结，PCB板位于压阻敏感芯片两侧进行电气互连，可降低装配应力；同时，合金基板作为热沉与压阻敏感芯片直接相连，二者之间的热力学特性简单，仅以装配至电路板上的温度传感器也可较准确地推算出工作状态下压力芯片的温度分布，易于精确控制热应力，有助于散热管理；另外，在合金内部设置冷却用通道，对阵列式压阻敏感芯片进行温度控制，有利于维持长时稳定性与综合精度，避免器件性能漂移。(2)压力测量装置具有芯片级可维护性，多重电路片堆叠集成，便于拆卸并单独替换压阻敏感芯片或相关电路系统元器件，也可将气路系统拆下进行清洗维护。(3)第一合金基板多面开腔，放置阵列式压阻敏感芯片和电路系统，内部集成气路系统有利于整个压力测量装置装配体的小型化。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例1的差压式压阻敏感芯片示意图。图3为本专利技术实施例1的温度补偿用压阻敏感芯片示意图。图4为图3中a-a’处剖视示意图。图5为本专利技术的第一电路片集成示意图。图6为本专利技术的第二电路片集成示意图。图7为本专利技术的第一合金基板示意图。图8为图7中b-b’处剖视示意图。图9为本专利技术的第二合金基板示意图。图10为图9中c-c’处剖视示意图。图11为图9背面示意图。图12为本专利技术的第三合金基板示意图。图13为图12中d-d’处剖视示意图。图14为本专利技术实施例2的结构示意图。图15为本专利技术实施例2的另一种结构示意图。图16为本专利技术实施例3的的结构示意图。图17为本专利技术实施例4的的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上/下端”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式压力测量装置，其特征在于，包括：/n压阻敏感芯片，用于在其的正面施加参考压，在背面施加外界气体压力，产生压力差，所述压阻敏感芯片的正面形成压阻条、钝化层及Pad，在压阻敏感芯片的背面形成开放空腔；/n电路系统，集成于第一电路片和第二电路片上，包括温度传感器芯片、仪表放大电路、ADC模组及MCU，用于将所述压阻敏感芯片产生的压力差转化为正比于压力变化的电信号输出并处理计算；/n气路系统，用于提供气压并对所述压阻敏感芯片的两面作用，以产生所述压力差，所述气路系统由压阻敏感芯片背面空腔、以及第一合金基板、第二合金基板以及第三合金基板密封连接而成；所述第一合金基板、第二合金基板和第三合金基板带有贯穿正面和背面的导气气孔以及用于设置参考压的参考压气路；/n所述第一合金基板设置有凸台结构，所述压阻敏感芯片固定于第一合金基板凸台结构上，所述第一合金基板凸台结构设置有导气孔，与压阻敏感芯片背面空腔连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种阵列式压力测量装置，其特征在于，包括：
压阻敏感芯片，用于在其的正面施加参考压，在背面施加外界气体压力，产生压力差，所述压阻敏感芯片的正面形成压阻条、钝化层及Pad，在压阻敏感芯片的背面形成开放空腔；
电路系统，集成于第一电路片和第二电路片上，包括温度传感器芯片、仪表放大电路、ADC模组及MCU，用于将所述压阻敏感芯片产生的压力差转化为正比于压力变化的电信号输出并处理计算；
气路系统，用于提供气压并对所述压阻敏感芯片的两面作用，以产生所述压力差，所述气路系统由压阻敏感芯片背面空腔、以及第一合金基板、第二合金基板以及第三合金基板密封连接而成；所述第一合金基板、第二合金基板和第三合金基板带有贯穿正面和背面的导气气孔以及用于设置参考压的参考压气路；
所述第一合金基板设置有凸台结构，所述压阻敏感芯片固定于第一合金基板凸台结构上，所述第一合金基板凸台结构设置有导气孔，与压阻敏感芯片背面空腔连接。


2.根据权利要求1所述的一种阵列式压力测量装置，其特征在于，所述第一合金基板设有开放空腔以及固定结构，用于容纳和固定第一电路片和第二电路片。


3.根据权利要求2所述的一种阵列式压力测量装置，其特征在于，所述第一合金基板背面设有开放空腔以及固定结构，用于放置第二合金基板和第三合金基板。


4.根据权利要求2所述的一种阵列式压力测量装置，其特征在于，第二合金基板与第三合金基板置于第一合金基板的同一侧面开放空腔内，或分为两部分分别置于第一合金基板的两侧。


5.根据权利要求2所述的一种阵列式压力测量装置，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马盛林，黄漪婧，练婷婷，汪郅桢，
申请(专利权)人：明晶芯晟成都科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51